什么是水合物膜技術(shù)？
導(dǎo)讀:本文天津津騰實驗設(shè)備有限公司在本文介紹水合物膜。
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發(fā)布日期：2019-11-10 15:01【大 中 小】
以水合物法氣體分離的優(yōu)點為基礎(chǔ)，為進一步提高分離效率，適應(yīng)工業(yè)化發(fā)展趨勢，本文天津津騰實驗設(shè)備有限公司提出水合物膜技術(shù)。水合物膜技術(shù)是利用水合物籠型孔穴的篩分作用，添加多孔介質(zhì)作為載體，結(jié)合膜分離的結(jié)構(gòu)特征形成水合物膜技術(shù)。采用水合膜法分離和捕獲
1.CO2具有如下的優(yōu)勢：
（1）可采用多孔介質(zhì)作為膜基材料，強化水合分離，提高凈化效率；早有研究表明，多孔介質(zhì)在水合分離過程中具有諸多優(yōu)勢，不僅可增加氣液接觸面積，強化傳質(zhì)，其中，介質(zhì)孔隙還可吸附氣體分子，減少誘導(dǎo)時間，加快水合速率。
（2）克服水合物法間歇操作，能耗高的問題，實現(xiàn)低能耗動態(tài)連續(xù)分離CO2；工業(yè)生產(chǎn)過程中，往往通過溫度和壓力進行能耗衡量，溫度越高，壓力越大，所需能耗就越高。現(xiàn)有水合物法分離通常采用間歇反應(yīng)釜，通過攪拌強化水合生成，隨后降壓或升溫分解水合物，這樣不僅工藝繁瑣，操作時間長，而且生成水合物、分解水合物都需能量消耗。而在水合物膜技術(shù)中，水合物的形成、分解可在膜孔隙中以極短的時間內(nèi)完成，通過小范圍內(nèi)的吸熱-放熱有效的進行熱交換，不需要額外換熱器，極大的降低了能耗。除此之外，水合物膜技術(shù)還可實現(xiàn)連續(xù)分離操作，更加有利于工業(yè)化發(fā)展。
（3）改善傳統(tǒng)膜分離技術(shù)，具有膜成本低，通量大的優(yōu)勢。膜分離技術(shù)是借助氣體各組分在膜中滲透速率的不同而實現(xiàn)的，推動力是膜兩側(cè)的分壓差。傳統(tǒng)膜分離一般根據(jù)形成微米或納米級的孔隙進行篩分，從而產(chǎn)生滲透速率梯度。但是，往往很容易產(chǎn)生膜孔隙堵塞的現(xiàn)象，并且存在制膜成本高，滲透速率和分離效率不能兼容等問題。而采用水合物膜形成的籠型孔穴則是通過范德華作用力形成，不會存在氣體堵塞孔穴問題，且原料為水溶液，易再生。
通過對于水合物膜的成膜方式，本文天津津騰實驗設(shè)備有限公司將水合物膜分為第一代水合物膜、第二代水合物膜、第三代水合物膜。下面逐一介紹
2.水合物膜技術(shù)
2.1第一代水合物膜技術(shù)
第一代水合物膜技術(shù)即介質(zhì)孔隙中的自由水與客體分子形成水合物膜，利用介質(zhì)孔隙的孔徑分布和籠型水合物的分子篩效應(yīng)，選擇性的篩分原料氣中的CO2、CH4、H2、N2等氣體分子。
2.2第二代水合物膜技術(shù)
第二代水合物膜技術(shù)即介質(zhì)孔隙中的結(jié)合水與客體分子形成水合物膜。與第一代水合物膜相比，第二類水合物膜在成膜過程前對多孔介質(zhì)進行改造，將水凝膠負載至多孔材料的孔隙中，形成一種可在水中溶脹但不溶于水的高分子親水基團聚合物表面。
2.3第三代水合物膜技術(shù)
第三代水合物膜技術(shù)即水溶液自身形成水合物膜。與第一代水合物膜技術(shù)、第二代水合物膜技術(shù)相比，無需客體分子誘導(dǎo)成籠。典型代表為四氫呋喃、環(huán)戊烷、四丁基溴化銨、甲基環(huán)己烷等，該類物質(zhì)的水溶液在大于0℃，常壓下即可形成水合物，無需氣體分子的參與。第三代水合物膜技術(shù)的顯著優(yōu)勢有：
（1）可提前生成籠型水合物膜，增加分離膜的有效面積，提高分離效果；水溶液可在多孔介質(zhì)中自身形成水合物膜，即氣體分子可直接在形成好的籠型水合物孔穴中進行篩分。與第一代水合物膜技術(shù)、第二代水合物膜技術(shù)相比，第三代水合物膜技術(shù)無需氣體分子在多孔介質(zhì)中誘導(dǎo)成籠，直接加快水合物膜的反應(yīng)速率。同時避免氣體分子連續(xù)化操作的短時間內(nèi)，誘導(dǎo)成膜效率低的問題。
（2）顯著降低水合物膜操作壓力，減少能耗。第三類水合物膜技術(shù)采用水溶液提前成膜的工藝，即無需為客體分子提供高壓的驅(qū)動力，使之誘導(dǎo)成籠。在分離過程中，只需保持氣體分子遷移的操作壓差即可。
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